低能电子全息术与相干衍射：迈向单分子结构生物学之路

当前结构生物学的前沿由核磁共振 (NMR)、X 射线晶体学和透射电子显微镜 (TEM) 研究主导。然而，这些强大的工具均依赖于对大量分子系综的平均。在此，我们提出一种旨在实现单分子水平结构分析的替代概念。我们表明，通过结合电子全息术和相干衍射成像，无需再对散射波的相位进行估计，因为相位信息可直接且明确地从数据中提取。利用低能电子进行成像时，这种无透镜显微镜的分辨率仅受电子波的德布罗意波长和由探测器几何形状决定的数值孔径限制。在对自由站立石墨烯的成像中，已实现 2 埃的分辨率，从单一数据集同时揭示了石墨烯片的 660,000 个晶胞。将该方法应用于单个生物分子时，可实现无损成像，并具备以原子分辨率区分蛋白质不同构象的潜力。